正在建設(shè)中的我國第一個煤制天然氣示范項(xiàng)目——大唐集團(tuán)公司內(nèi)蒙古克旗煤制天然氣項(xiàng)目施工現(xiàn)場。
截至8月24日10時，神華集團(tuán)煤制烯烴項(xiàng)目共生產(chǎn)聚烯烴4866噸，平均負(fù)荷率70%，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，乙烯加丙烯的雙烯選擇性達(dá)80.3%。轉(zhuǎn)化率和選擇性這兩個重要指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。裝置運(yùn)行平穩(wěn)，連在現(xiàn)場觀看開車的中石化洛陽研究院專家陳俊武院士都說：“裝置開車之順利，出乎意料。”
這個示范項(xiàng)目的成功，標(biāo)志著國家發(fā)改委布局的9個現(xiàn)代煤化工示范項(xiàng)目已完成5個，其中煤制油、煤制烯烴，煤制乙二醇4個示范項(xiàng)目全部完成。同時，人們對煤化工示范項(xiàng)目的關(guān)注也再次成為熱點(diǎn)。
2009年9月建成投產(chǎn)的新奧集團(tuán)鄂爾多斯年產(chǎn)40萬噸煤制二甲醚裝置。
自主知識產(chǎn)權(quán)生了根
盤點(diǎn)這批煤化工示范項(xiàng)目，最大的亮點(diǎn)就是項(xiàng)目的核心技術(shù)均采用了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。當(dāng)初神華集團(tuán)在籌建煤制烯烴項(xiàng)目時，他們一開始看上了世界一流的美國環(huán)球公司的甲醇制烯烴技術(shù)，但不久就被國內(nèi)中科院大連化學(xué)物理研究所先進(jìn)的甲醇制低碳烯烴技術(shù)吸引了眼球。立足于中國煤化工大國的雄厚基礎(chǔ)，大連化物所從1980年起就開始進(jìn)行甲醇制烯烴技術(shù)研究，并努力進(jìn)入了國際領(lǐng)先行列。2006年8月，該所甲醇制烯烴技術(shù)完成了萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)，經(jīng)專家鑒定，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)99.18%，乙烯加丙烯選擇性達(dá)78.71%，噸烯烴消耗甲醇2.98噸。神華集團(tuán)煤制烯烴項(xiàng)目最終選擇了大連化物所的技術(shù)，也是當(dāng)今世界最好的技術(shù)。
這批煤化工示范項(xiàng)目的另一個亮點(diǎn)，就是項(xiàng)目裝置均為世界首套或主要工藝技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)。神華集團(tuán)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建設(shè)的108萬噸/年直接液化煤制油示范項(xiàng)目，采用了國內(nèi)經(jīng)20多年研究開發(fā)的煤直接制油技術(shù)成果，是完全依靠自己的技術(shù)力量設(shè)計(jì)建造的世界首套特大型煤直接液化制油裝置。2008年12月30日，該裝置投料試車成功，截至2010年8月24日，裝置累計(jì)投煤時間超過5578小時，累計(jì)生產(chǎn)油品52.36萬噸，煤轉(zhuǎn)化率達(dá)90.94%，蒸餾油收率56%~57%。最長連續(xù)運(yùn)行時間達(dá)到4個月，裝置負(fù)荷率85%，運(yùn)行平穩(wěn)。生產(chǎn)的油品是超潔凈交通運(yùn)輸燃料，對城市環(huán)保十分有利。
內(nèi)蒙古通遼金煤化工有限公司建設(shè)的20萬噸/年煤制乙二醇示范項(xiàng)目，也是世界首套煤制乙二醇大型工業(yè)化裝置。該項(xiàng)目于2009年12月建成試車成功，項(xiàng)目完全采用了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，技術(shù)研發(fā)單位——中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所經(jīng)30年不懈攻關(guān)，終于取得這一國際領(lǐng)先水平的技術(shù)成果。該項(xiàng)目的成功，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)煤化工向石油化工產(chǎn)業(yè)的延伸，對緩解國內(nèi)石油和石化產(chǎn)品的短缺矛盾具有重要意義。
同時應(yīng)當(dāng)看到，目前這批示范項(xiàng)目還有許多重要技術(shù)裝備要從國外引進(jìn)。神華集團(tuán)煤制烯烴項(xiàng)目除核心的甲醇制烯烴技術(shù)是自有技術(shù)外，其他技術(shù)大多是引進(jìn)的。如氣化爐采用了美國通用公司的7臺1500噸日投煤量的水煤漿氣化爐，開五備二，該爐型就是在國內(nèi)運(yùn)行最成熟的德士古爐型。2×26.5萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時的合成氣凈化裝置，采用了德國林德公司的低溫甲醇洗工藝；180萬噸/年甲醇裝置，采用了英國戴維公司的低壓合成甲醇技術(shù)；30萬噸乙烯、30萬噸丙烯/年的烯烴分離提純裝置，采用了美國魯姆斯公司的冷凍提純技術(shù)。因此，加快煤化工關(guān)鍵設(shè)備和成套技術(shù)裝備的開發(fā)，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工亟待解決的問題。
2008年12月建成投產(chǎn)的神華集團(tuán)鄂爾多斯年產(chǎn)108萬噸直接煤制油項(xiàng)目。
氣化爐被馴服
發(fā)展現(xiàn)代煤化工，掌握大型氣化爐操作技術(shù)是關(guān)鍵。在國內(nèi)煤化工示范項(xiàng)目中，大型氣化爐是主要的卡脖子設(shè)備之一。目前，示范項(xiàng)目的企業(yè)摸索出豐富的運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)，為國內(nèi)外同行發(fā)展現(xiàn)代煤化工趟出了路子。
神華集團(tuán)煤制油示范項(xiàng)目自2008年12月30日投產(chǎn)以來，其氫氣供應(yīng)不足一直是影響裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的卡脖子因素。負(fù)責(zé)制氫的兩臺殼牌氣化爐曾出現(xiàn)較多的故障停車，不能達(dá)到設(shè)計(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和負(fù)荷。企業(yè)通過摸索優(yōu)化配煤、優(yōu)化生產(chǎn)操作、增加除塵器備用陶瓷濾芯等措施，使煤制氫運(yùn)行周期有較大延長。同時，企業(yè)還增加了一套天然氣制氫裝置，保障氫氣供應(yīng)。
國內(nèi)另一家企業(yè)的殼牌爐，在運(yùn)行中曾出現(xiàn)外殼溫度升高接近設(shè)備設(shè)計(jì)值的情況，分析后發(fā)現(xiàn)原因是煤轉(zhuǎn)化率過高，爐內(nèi)流場形式發(fā)生變化。通過停車檢修，對平衡孔位置作適當(dāng)改動，最新的運(yùn)行操作數(shù)據(jù)顯示外殼溫度大大降低。
有的殼牌爐出現(xiàn)合成氣冷卻器結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致出口溫度高。殼牌公司聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)對該問題做了詳細(xì)調(diào)查，采取混煤、穩(wěn)定氣化操作、優(yōu)化燒嘴蒸汽添加量等措施，使這一問題得以解決。
合成氣除塵器的陶瓷濾芯斷裂是殼牌爐多發(fā)故障。各企業(yè)陶瓷濾芯的使用壽命不盡相同，一般在半年至兩年之間，長的可達(dá)3年，而有的企業(yè)僅用了幾星期就發(fā)生斷裂。分析原因發(fā)現(xiàn)，這是由于濾芯之間的飛灰積累形成搭橋，承重超過了濾芯材料強(qiáng)度。通過實(shí)時監(jiān)測反吹閥情況、根據(jù)負(fù)荷和煤種特性設(shè)定不同的反吹頻率，減少了濾芯的損壞，提高了除塵器的使用壽命。
有的企業(yè)殼牌爐在氣化爐和合成氣冷卻器連接處出現(xiàn)耐火泥磨蝕，嚴(yán)重時導(dǎo)致渣釘脫落、冷卻器漏水情況。通過嚴(yán)格控制耐火泥涂覆施工質(zhì)量、選擇適當(dāng)?shù)哪突鸩牧系却胧档土四ノg。根據(jù)多家殼牌煤氣化爐使用廠家經(jīng)驗(yàn)，此連接處的耐火泥壽命可超過兩年。
目前國內(nèi)已自主開發(fā)了多種先進(jìn)的氣化爐技術(shù)，同時也大量引進(jìn)了多種爐型。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)已投運(yùn)和在建的國產(chǎn)氣化爐有多噴嘴對置式水煤漿氣化爐42臺，多元料漿半水冷壁氣化爐103臺，航天爐22臺，灰融聚氣化爐23臺。國內(nèi)企業(yè)引進(jìn)的氣化爐有美國通用水煤漿氣化爐57臺，殼牌干粉氣化爐23臺，GSP氣化爐7臺，U-GAS氣化爐1臺。在生產(chǎn)實(shí)踐中，國內(nèi)企業(yè)已多次化解了氣化爐生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，操作難度很大的氣化爐生產(chǎn)技術(shù)正逐漸被國內(nèi)企業(yè)所掌握。
2009年3月建成投產(chǎn)的內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)年產(chǎn)16萬噸煤間接液化制油裝置。
“十二五”將提速
示范項(xiàng)目的生產(chǎn)實(shí)踐表明，在國際原油價(jià)格高漲的背景下，采用煤化工工藝生產(chǎn)這些產(chǎn)品正顯示出越來越大的經(jīng)濟(jì)性。
據(jù)測算，石油路線的烯烴生產(chǎn)，每生產(chǎn)1噸烯烴大約需2噸多石腦油或輕柴油，而神華集團(tuán)示范項(xiàng)目生產(chǎn)1噸煤制烯烴也只消耗約3噸甲醇。根據(jù)2010年8月份的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)石腦油、輕柴油的市場價(jià)都在每噸5500元以上，而甲醇的市場價(jià)只有每噸2200元左右。如果項(xiàng)目建設(shè)在煤炭基地坑口，并且配備經(jīng)濟(jì)型的大規(guī)模裝置，煤基甲醇的完全成本可以做到更低。煤制烯烴的成本優(yōu)勢十分明顯。
大連化物所副所長劉中民曾進(jìn)行過初步分析。以神華集團(tuán)年產(chǎn)60萬噸煤制烯烴為例，神華集團(tuán)用的氣化煤價(jià)格在每噸420元左右，鍋爐煤價(jià)格在每噸250元左右，鐵路運(yùn)輸距離170~200千米。經(jīng)核算表明，當(dāng)煤價(jià)平均在每噸400元時，與煤制烯烴成本相等的石腦油制烯烴，所用原油價(jià)格必須在每桶30美元以下，而現(xiàn)在國際油價(jià)一直在每桶80美元左右。“很明顯，煤制烯烴生產(chǎn)路線具有很顯著的經(jīng)濟(jì)競爭力。”劉中民說。
CCIN記者從神華集團(tuán)煤制油分公司總工程師舒歌平處了解到，神華集團(tuán)的煤制油成本，按年產(chǎn)105萬噸成品油產(chǎn)量來計(jì)算，每噸油品總成本為3058元。而用原油煉制的油品要做到這個成本，所用原油價(jià)格必須在每桶47.85美元以下。
世界首套20萬噸/年煤制乙二醇的技術(shù)發(fā)明人之一、福建物構(gòu)所副所長姚元根告訴CCIN記者，在內(nèi)蒙古通遼投產(chǎn)的煤制乙二醇成本約為每噸3000元，這與目前市場上賣的石油法乙二醇每噸6500多元的價(jià)格形成了巨大反差。
正是看到煤化工示范項(xiàng)目所顯示的巨大經(jīng)濟(jì)性，國內(nèi)幾大石化公司已改變先前的排斥態(tài)度，開始向煤化工領(lǐng)域發(fā)展。
2010年2月3日，中石化與河南煤業(yè)化工集團(tuán)簽訂了一份煤化工一體化項(xiàng)目合作意向書，著手中原石化乙烯原料路線改造。用河南煤化集團(tuán)董事長陳雪楓的話來說，“就是要合作搞煤制烯烴項(xiàng)目”。
2010年4月，中國海洋石油總公司與大同煤礦集團(tuán)公司達(dá)成合作，利用大同的中灰、低熱值煤為原料，建設(shè)一套40億立方米/年的煤制天然氣項(xiàng)目，副產(chǎn)焦油41萬噸/年、石腦油8萬噸/年、硫黃18萬噸/年、硫銨8萬噸/年，總投資預(yù)計(jì)208億元。
今年5月20日，中石化南京化工公司與山西蘭花煤炭實(shí)業(yè)集團(tuán)在上海簽署合作協(xié)議，雙方將在山西晉城市合作建設(shè)年產(chǎn)180萬噸甲醇、60萬噸烯烴項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資180億元。
CCIN記者近日從中石化儀征化纖股份公司煤化工項(xiàng)目部主管王躍軍處了解到，目前該公司正規(guī)劃在安徽淮南市建設(shè)180萬噸甲醇、60萬噸煤制烯烴項(xiàng)目，項(xiàng)目由中石化和安徽省各出資50%建設(shè)。
“十一五”時期，不少地方提出了發(fā)展現(xiàn)代煤化工的規(guī)劃，因?yàn)樯袢A集團(tuán)煤制油、煤制烯烴等示范項(xiàng)目沒有出來，這些規(guī)劃均在國家核準(zhǔn)這一關(guān)擱淺了。現(xiàn)在這幾大示范項(xiàng)目均建成投產(chǎn)了，并顯示出良好的技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟(jì)效益，那么明年開始的“十二五”規(guī)劃是不是將要對一批現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目開閘？
對這一問題，CCIN記者注意到有關(guān)專家和官員的表態(tài)。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院院長顧宗勤說：“現(xiàn)在幾大示范項(xiàng)目都開得這么好，神華集團(tuán)煤制油項(xiàng)目負(fù)荷在80%以上，伊泰集團(tuán)間接煤制油示范項(xiàng)目從2009年3月27日投產(chǎn)到現(xiàn)在一直穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)荷保持在100%，產(chǎn)品供不應(yīng)求。效益這么好，有什么理由不讓發(fā)展呢？我預(yù)計(jì)現(xiàn)代煤化工在‘十二五’將比‘十一五’發(fā)展得更快。”
2009年12月試車成功的內(nèi)蒙古通遼金煤化工有限公司20萬噸/年煤制乙二醇示范裝置。
2010年8月21日開車成功的神華集團(tuán)包頭60萬噸/年煤制烯烴裝置。 （圖片由劉方斌 呼躍軍 陳丹江 攝）
